a和图化。显见，各种电极副重量 变化参数是相同的。但是，质量变化值的差异由电极的元件材质和周围的介质组分决定，甚 至与电火花烙炼的工艺过程的能量参数有关。给出图2a关系，阴极质量变化由阳极表面层 的破坏临界时间Τχ来限定。
[0031] 对每一个电极副已确定了工艺参数Wnd及其配制，W保证阴极速度最大化并保证高 的涂层密实性，其数值如下所示。
[0032] 表1工艺参数Wnd及其能量组成
[0033]表2为根据上述参数实施得到的结果，即铁合金涂层参数平均值。 表2铁合金涂层参数平均值
[0034] 其中：Hw为涂层显微硬度;Hw为衬底显微硬度。
[0035] 分析结果证明，采用硬质合金电极最大限度地提高了显微硬度，而使用合金工具 钢11化15Ni25Mo6AMn2和W-化-Co合金钢保证获得涂层最厚最密实。由表2数据可见，在表面 粗糖度和工艺参数值之间存在相互依赖关系。
[0036] X射线相位分析电火花冶炼后试样表明，存在α相和β-Ti相硬的烙体，甚至在表面 层存在复杂的碳化物和金属间型化合物(W，Ti，Cr)Cl-χ，Co3Ti，Al203和大量的TiN。证明了积 极吸收铁中氮，在电火花冶炼条件下分离空气，包括形成TiN，从而形成高显微硬度表面。
[0037] 比较试验的磨损寿命，在摩擦机按照"轴-瓦"系列据国标GB\T12444-2006进行，使 用接触压力IMPa、在无润滑摩擦条件下盘绕着试样滑动旋转速度为0.25m/s、甚至在临界摩 擦条件下供给20号机油作为润滑剂。试样瓦的涂层为工具钢4X5W2VSK52-5細RC)，旋转盘 轴的材料为泽硬的40化，62-64HRC。磨损涂层寿命按照与无涂层的磨损试样比较，每天5km 共20km，再称重。实验重复5次。
[0038] 确定耐热涂层在Q-1000型微称重机上按照在空气中氧化条件下增加的重量。试样 分别加热两次600和700°C，保溫15h随炉冷却到室溫。溫度过程线记录在氧化、吸热和放热 的影响效果的条件下增加的质量，也与试样表面积上组织转变及迁移质量增加有关。
[0039] 据试样单位增长重量基本结果获得摩擦工艺特点和耐热涂层列于表3。
[0040] 表3涂层性能试验研究结果(取平均值）
[0041] 具有高密实性最小涂层厚度已经使用侣电极做出，但是在电火花烙炼条件下，形 成中间化合物TiAl W保证最大限度增加涂层耐热性到2.3-3.0倍。那样涂层的磨损速度低 于没有涂层的试样，但高于使用其它电极材料所获得的涂层。
[0042] 在临界润滑和无润滑条件下的摩擦时的磨损速度与摩擦系数和摩擦区域溫度相 关。在使用高质量用侣热法获得的W-化-Co合金电极材料比硬质合金涂层磨损速度低，其厚 度是硬质合金涂层的1.4~1.7倍。
[0043] 在无润滑摩擦条件下，铁合金涂层磨损速度可W按质量从高到低排队:A1^YT15 硬质合金一llC;rl5Ni25Mo6AMn2一YD10硬质合金一W-Cr-Co ;而在临界润滑条件下：A1 一 llCrl5Ni25Mo6AMn2 一 YT15 硬质合金一 YD10 硬质合金一 W-Cr-Co。
[0044] 当用电火花烙炼方法在表面形成铜附加衬层，厚度达到15~2扣km，在涂层表面形 成新的电极材料和硬质合金YT15,无论是在临界润滑条件下还是在无润滑摩擦条件下，涂 层比所有有衬底磨损速度低~30%。
[0045] 铁合金在电火花烙炼条件下，可W看到耐蚀钢、侣、硬质合金和合金W-Cr-Co是提 高表面层耐磨和耐热金属。由于采用了合金钢11化15Ni25Mo6AMn2和合金W-化-Co做电极材 料，与硬质合金作电极材料相比，形成具有100%密实性，涂层厚度增加到1.5~3.6倍。
[0046] 试样在电火花烙炼条件下用侣涂层，提高耐热性最高可达到3倍，运个解释就是在 其表面层形成中间金属TiAl。
[0047] 为了形成电火花烙炼涂层衬底层使用铜电极，所有基底表面层摩擦工艺特征无论 是临界摩擦条件还是无润滑的摩擦条件，涂层指标都提高30%。
[0048] 分析结果证明，电火花烙炼是一个有效和极好的可操作过程，允许使用广泛的各 种品种的电极材料，极大地改善铁合金表面使用性能。
[0049] 上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下W不同 的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围W权利要求书为准且不由上述具体实施所 限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
【主权项】
1. 一种铁合金表面形成的耐磨-耐高溫涂层的实现方法，其特征在于，采用电极材料为 1 ICr 15Ni 25Mo6NMn2、纯侣、硬质合金T15K6、服6M或用侣热法获得合金W-Cr-Co，在TA15、TC6 或TC1的铁合金表面通过电火花烙炼方式实现表面涂层的制备； 所述的电火花烙炼，其采用的连续脉冲频率为400~500Hz，单位脉冲能量为0.18~ 0.32J，脉冲持续时间为40~lOOys。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的铁合金表面预先经机械加工并磨削到 表面粗糖度Ra = 0.8~1.2WI1。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的铁合金表面预先涂W厚15~25皿 的附加铜涂层。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，具体包括W下步骤： 步骤1)由铁合金板材TA15、TC6或TC1经机械加工并磨削到表面粗糖度Ra = 0.8~1.化 m，作为阴极； 步骤2)使用输出能量为0.09~1.21J，电流强度为0.5~2.8A的电火花烙炼机，首先在 阴极表面涂W铜涂层，厚15~25皿;然后设置阳极为合金钢电极11化15M 25Mo6NMn2、侣、硬 质合金T15K6、服6M或用侣热法获得合金W-化-Co; 步骤3)采用电火花烙炼装置，设置电火花烙炼过程能量换算参数Wnd为8.2~9.化j/ cm2,单位脉冲能量0.18~0.32j，连续脉冲频率为400~500Hz，脉冲持续时间40~lOOys，从 而在祀材表面烙炼一层薄膜。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的电火花烙炼装置，包括:相对设置于真 空室内的阴极和祀材，W及设置于阴极和祀材之间的阳极。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述的真空室外部设有电磁块。7. 根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的电火花烙炼过程能量换算参数，即在 形成均匀涂层和随后多层涂层最终烙炼过程对应的工艺参数值庚中：C为系 数，τ为脉冲持续时间，X为W下一元Ξ次方程的Ξ个解中的单调有效立方方程根： χ3-3 (2+Bf Ρ) χ2+3 (1+Bf Ρ) x+Bf Ρ- (Bf Ρ)3 = 0，该方程的其余两个解为无效虚数;f Ρ为火花 放电脉冲频率，B为脉冲时间间隔系数。8. -种根据上述任一权利要求所述方法制备得到的耐磨-耐高溫涂层，其特征在于，其 厚度为28~90，粗糖度为0.8~3.9，密实度为62~100 % ; 所述涂层的显微硬度为355~1642,强度系数为1~4.05,迁移材料系数为0.22~0.78。
【专利摘要】一种钛合金表面形成的耐磨-耐高温涂层及其实现方法，采用电极材料为11Cr15Ni25Mo6NMn2、纯铝、硬质合金T15K6、BK6M或用铝热法获得合金W-Cr-Co，在TA15、TC6或TC1的钛合金表面通过电火花熔炼方式实现表面涂层的制备；本发明通过从矿物原料中选择有效和便宜的电极材料，用电火花熔炼方法给钛合金表面施以耐磨-耐热涂层。
【IPC分类】C23C26/02
【公开号】CN105543842
【申请号】CN201610008234
【发明人】袁秦峰, 陈修琳, 陈岩, 徐惠忠
【申请人】浙江申吉钛业股份有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月7日